1、从武汉火车站和亚运综合体育馆看金属屋面设计中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 自从 1889 年巴黎世博会埃菲尔铁塔和机械馆建成以来，钢结构建筑正在一步步影响和改变我们的生活。轻盈、大跨是它的特质，而伴随它成长和成熟的则是钢结构的外衣金属屋面。 作为钢结构建筑防水、隔音、隔热的外衣，随着工艺的不断进步，金属屋面所展现的不再局限于功能性的特质，而更进一步地趋向于技术和艺术的结合。 2010 年年初建成投入使用的武汉火车站是我接触的第一个钢结构大跨项目。该项目屋面采用了常用的直立锁边金属屋面系统，作为防水基础，为满足吸音保温的功能需求，搭配玻璃棉保温层和穿孔铝板室内吊顶层。该建筑屋面
2、系统充分利用了铝合金屋面板的延展性，展现出顺滑变化的曲线姿态，同时略带金属质感的光泽，也使得建筑本身更为轻盈。（见图一、图二） （图一） （图二） 在武汉火车站中，作为屋面系统最外层的“铝合金直立锁边防水屋面” ，不仅担负着防水的功能性作用，同时还起到外围护结构的抗风压，保温，隔音作用，更直接影响建筑的外观效果，是建筑外装饰的关键。（见图三） （图三） 屋面设计过程当中，首先根据建筑等级明确屋面等级要求，确定屋面做法（尤其是防水要求） 。依据当地风压，雪压条件，明确外层材料的厚度，以及支撑檩条系统的布置形式。武汉火车站采用了0mm 厚铝合金直立锁边防水板，考虑外观要求增加氟碳预辊涂烤漆处理。同
3、时根据所选主材物理特性，诸如热胀冷缩，弯曲找型能力，以及加工工艺来确定板材长度和宽度，同时考虑搭接处理。 第二，根据节能参数要求确定屋面所需达到的热工性能。明确保温材料的类别和参数及相应构造作法。通常我们会选用玻璃棉或岩棉这类具有不燃性能又松散透气的保温材料，通过不同容重和厚度，满足屋面保温和吸引要求。同时我们也要充分考虑防火、防潮因素，增设防水透气层、防潮层，加设支托作用无纺布和钢丝网，避免此类松散材料泄露所带来的污染。 （见图四） （图四） 第三，考虑室内吸音效果和装饰效果，在屋面系统内侧加设微穿孔铝板装饰吸音层，不仅满足减少室内噪音的使用效果，也从内侧装饰屋面系统，遮挡住屋面构造层次的复
4、杂和凌乱。当然在设计过程当中也要充分融入整体建筑的模数体制，以保证和室内装修的有机结合。 相对于武汉火车站，接下来参与的广州亚运综合体育馆的屋面应该算是一种进化，它代表了金属屋面新的发展方向和趋势。简单地说，是对屋面系统外装饰性和功能性的一次整合。 最大的特点是在原有“直立锁边防水屋面”系统（传统金属屋面做法）外层加设装饰性板材，产生有可能不是金属效果的金属屋面系统。从国家大剧院开始，不同材质的装饰板如钛锌板、铝板 ，甚至石材(广州歌剧院）都已成为金属屋面系统华丽的外衣。 广州亚运综合体育馆采用不锈钢板作为外装饰屋面主材，外形整体而平滑，展现更多的是自由曲面建筑“面”的柔和与流畅。由于不锈钢板
5、材料的使用，建筑的金属质感更为强烈，其现代气息更加符合动感的建筑造型，而不锈钢板镜面的效果则不失时机地将周边光环境映射与建筑表面，使其与周围环境融洽于一体(见图五图六)。 （图五） （图六） 亚运综合体育馆在外观、防水、隔音和吸音方面要求更为严苛。和武汉火车站屋面系统相比较有以下几个方面的差异：（见图七图八） （图七） （图八） 1、增加外装饰板材 从外观要求、抗风压能力、防腐性能上确定外装饰板材的材料（奥氏体 316 不锈钢板)、尺寸(2200mm*550mm） 、厚度（1.0mm） ，甚至表面外观工艺（化学腐蚀拉毛） ；同时进一步考虑与直立锁边防水板的衔接关系，并通过留缝处理组织雨水顺利流
6、入防水层面，增加外观线条感。 2、使用同材质直立锁边防水屋面系统 相比较为普遍使用的铝合金直立锁边防水屋面，选用不锈钢（304）直立锁边防水屋面主要目的是相同材质在“热胀冷缩”物理现象上伸缩率相同，减少因不同材质不同伸缩带来的不利影响， 3、增设防水卷材 考虑屋面等级要求，亚运综合体育馆进一步加强防水措施，并从拉伸度、耐火耐高温性能以及施工方便角度考虑增设屋面柔性防水卷材三元乙丙。 4、保温棉支托系统的改进。 采用 0.8mm 厚压型钢板取代钢丝网加无纺布，不仅确保玻璃棉或岩棉此类离散材料的稳定，更减少对屋面内侧外观效果的不利影响，为室内吸音吊顶的灵活设计提供空间。 5、微穿孔铝板装饰吸音层脱
7、离屋面，自由成型。 根据场馆的室内吊顶设计，为强调建筑统一的方向感，屋面底层采用长条形微穿孔吸音铝板，并且间隔镂空布置。吊顶高度自由变化形成不同于屋面的立体造型。(见图九) （图九） 由此来看，金属屋面的设计源于材料但是高于材料，我们所选取和利用的材料，以及构造做法都是为最终的建筑效果所服务。类似于采光、排水、检修、排烟、防雪、防雷系统我们则均可以理解为屋面系统的衍生或附属系统，在此就不一一介绍，但与之相通的设计宗旨是依然根据材料的物理、化学性能整体建筑模数、外观要求、设计相对应的构造节点，并合理地融入整个金属屋面体系当中。 金属屋面系统虽然“年轻” ，但发展迅猛，它点滴的进步和改变都是建筑设计和材料工艺的创新与发展，它是艺术与技术融合的典型，面对建筑材料的不断进步，我们的设计不仅要追本溯源究其原理，更要大胆创新敢于应用，只有这样，我们的建筑才会更具生命的气息。
